CN221886464U - 基于电平调整的信号通路选择电路 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及通信领域，公开了一种基于电平调整的信号通路选择电路。具体包括：信号接口、模拟信号开关和电平调整电路；信号接口具备两种插接方式，且在不同插接方式下工作时，信号接口的第一引脚处于不同电平状态；模拟信号开关的控制引脚在第一引脚处于不同电平状态时，通过控制不同组的信号选通引脚导通以选择不同组的传输信号引脚作为信号接口的信号传输通路；电平调整电路用于将第一引脚上的电平调整为控制引脚适用的电平范围后输送给控制引脚。本申请实施例通过硬件电路设计通过电平调整自动切换通信通路，能够保证切换过程的稳定性和可靠性，且无需软件干预，且结构简单，易于实现，节约成本。

Description

基于电平调整的信号通路选择电路

技术领域

本申请实施例涉及通信领域，特别涉及一种基于电平调整的信号通路选择电路。

背景技术

Type-C全称USB Type-C接口，是一种USB接口形式，已经广泛应用于各种设备，并且支持多种通信协议和功率的传输模式。目前，许多Type-C接口设备(USB)做devices时还采用软件控制通过CC检测和I2C控制来进一步控制USB3.0的开关方式来实现USB3.0通路的切换。

然而，现有技术在需要软件干预Type-C接口切换USB3.0时，大都通过设备驱动程序或操作系统控制，切换过程复杂，在对一些无软件配合和缺少I2C控制的电路中会造成麻烦。并且软件控制需要一定的响应时间，可能导致切换延迟，特别是在频繁切换时可能会影响设备的性能和数据传输速率，影响用户体验且成本较高。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种基于电平调整的信号通路选择电路，可以通过硬件电路设计根据设备插入的不同方式自动切换通信通路，能够保证切换过程的稳定性和可靠性，且无需软件干预，且结构简单，易于实现，节约成本。

为解决上述技术问题，本申请的实施例提供了一种基于电平调整的信号通路选择电路，包括：信号接口、模拟信号开关和电平调整电路；

所述信号接口具备两种插接方式，且在不同插接方式下工作时，所述信号接口的第一引脚处于不同电平状态；

所述模拟信号开关的控制引脚与所述第一引脚相连，所述模拟信号开关的两组信号选通引脚与所述信号接口的两组传输信号引脚连接；

所述模拟信号开关的控制引脚在所述第一引脚处于不同电平状态时，通过控制不同组的所述信号选通引脚导通以选择不同组的所述传输信号引脚作为所述信号接口的信号传输通路；

所述电平调整电路连接在所述第一引脚与所述控制引脚之间，用于将所述第一引脚上的电平调整为所述控制引脚适用的电平范围后输送给所述控制引脚。

本实用新型实施例相对于现有技术而言，通过设置模拟信号开关的控制引脚与信号接口的第一引脚相连，模拟信号开关的两组信号选通引脚与信号接口的两组传输信号引脚连接，根据设备插入的正反方向确定信号接口的第一引脚电平，通过电平调整电路将第一引脚上的电平调整为控制引脚适用的电平范围后输送给控制引脚，模拟信号开关的控制引脚只依赖于接收到的电平状态控制不同组的信号选通引脚导通，从而达到选择切换信号通路的效果，能够保证切换过程的稳定性和可靠性，且无需软件干预，结构简单，易于实现，节约成本，且通用性更强。

在一些实施例中，如上所述的电平调整电路包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻；所述第一NMOS管的栅极连接于所述第一引脚，源极接地，漏极串接所述第一电阻后与电源相连；所述第二NMOS管的栅极连接于所述第一NMOS管的漏极与所述第一电阻的连接节点，源极与所述第一NMOS管的源极相连，漏极串接所述第二电阻后连接所述电源，所述第二NMOS管的漏极串接所述第三电阻后与所述控制引脚相连。

在一些实施例中，如上所述的基于电平调整的信号通路选择电路，还包括：第四电阻，所述第三电阻与所述控制引脚连接的一侧串接所述第四电阻后接地。

在一些实施例中，在第一引脚为传输电源信号的引脚时，如上所述的基于电平调整的信号通路选择电路还包括：防倒灌二极管，其正极连接于所述第一引脚，负极作为电压输出端。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本申请的一个实施例提供的基于电平调整的信号通路选择电路示意图一；

图2是根据本申请的一个实施例提供的基于电平调整的信号通路选择电路示意图二。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施例中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本申请的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。

本申请的一个实施例涉及一种基于电平调整的信号通路选择电路，如图1所示，包括：信号接口1、模拟信号开关2和电平调整电路3；

其中，信号接口1具备两种插接方式，且在不同插接方式下工作时，信号接口1的第一引脚S处于不同电平状态；模拟信号开关2的控制引脚SEL与第一引脚S相连，模拟信号开关2的两组信号选通引脚A与信号接口1的两组传输信号引脚T连接；模拟信号开关2的控制引脚SEL在第一引脚S处于不同电平状态时，通过控制不同组的信号选通引脚A导通以选择不同组的传输信号引脚T作为信号接口的信号传输通路；电平调整电路3连接在第一引脚S与控制引脚SEL之间，用于将第一引脚S上的电平调整为控制引脚SEL适用的电平范围后输送给控制引脚SEL。

具体地，本实施例中信号接口1作为连接器接口时，其具备两种插接方式可以是但不局限于正插和反插这两种插接方式，且在不同插接方式下工作时信号接口1存在不同电平状态的引脚。例如，信号接口1可以是Type-C接口，在正插和反插两种插接方式下Type-C接口的总线电源引脚的电平状态不同。本实施例中的第一引脚S则泛指在两种插接方式下具备不同电平状态的引脚。模拟信号开关2的控制引脚SEL与第一引脚S相连，模拟信号开关的两组信号选通引脚A与信号接口1的两组传输信号引脚T连接；模拟信号开关的控制引脚SEL在第一引脚S处于不同电平状态时，可以控制不同组信号选通引脚A与传输信号引脚T的连接线路导通以进行通信。

在本实施例中，本实施例中的电路应用于具体的产品设备如手机、电脑等。信号接口1为设备的对外接口，模拟信号开关2为设备的内部结构，并不对外。模拟信号开关2的控制引脚SEL与第一引脚S相连，模拟信号开关的两组信号选通引脚A与信号接口1的两组传输信号引脚T连接的连接关系均为固定的硬件连接，仅依赖于插入信号接口1的线缆插头的插入方向即可在模拟信号开关2中实现对该插入方向对应的信号选通引脚A与传输信号引脚T的连接线路的导通。

需要注意的是，本申请中的示意图仅为了方便理解本实施例，并不对本申请的实质内容如引脚数量、引脚排布、连接关系等构成任何限定。在实际应用场景中信号接口1的引脚数量可以根据实际需求调整；两组信号选通引脚A与两组传输信号引脚T中，每一组可以只有一个引脚，也可以有两个、三个、四个引脚，本申请对于每组中的引脚数量不做具体限制，只要信号选通引脚与传输信号引脚中，每一组信号选通引脚与每一组传输信号引脚一一对应即可。

具体地，第一引脚S得到的电压可能高于模拟信号开关2的电压范围，因此，第一引脚S与控制引脚SEL不能直接相连，本实施例设置了电平调整电路3，用于将第一引脚S上的电平调整为控制引脚SEL适用的电平范围

与相关技术相比，本实用新型实施例相对于现有技术而言，通过设置模拟信号开关的控制引脚与信号接口的第一引脚相连，模拟信号开关的两组信号选通引脚与信号接口的两组传输信号引脚连接，根据设备插入的正反方向确定信号接口的第一引脚电平，随后通过电平调整电路将第一引脚上的电平调整为控制引脚适用的电平范围后输送给控制引脚，模拟信号开关的控制引脚只依赖于接收到的电平状态控制不同组的信号选通引脚导通，从而达到选择切换信号通路的效果，能够保证切换过程的稳定性和可靠性，且无需软件干预，结构简单，易于实现，节约成本，且通用性更强。

在以下实施方式中，将着重对第一引脚上的电平调整为控制引脚适用的电平范围后输送给控制引脚的电平调整电路进行详细阐述。

在一个实施例中，当信号接口1为Type-C接口时，Type-C接口在线缆插头正插和反插时，处于同一侧的总线电源引脚(VBUS引脚)与配置通道引脚(CC引脚)的电平状态不同。相应地，本实施例中，当信号接口1为Type-C接口时第一引脚可以为处于同一侧总线电源引脚或位于一侧的配置通道引脚。当信号接口1为Type-C接口时，上述实施例中的两组传输信号引脚T则分别为Type-C接口中的两组超高速差分信号引脚。需要说明的是，Type-C接口的一侧有两个VBUS引脚，可以将其连接后任选一个作为第一引脚。模拟信号开关可以为USB3.0模拟信号开关。USB3.0模拟信号开关可以通过控制引脚SEL选择切换导通第一组信号选通引脚(C1+、C1-、C0+、C0-)或第二组信号选通引脚(B1+、B1-、B0+、B0-)。其中，A1+、A1-、A0+、A0-四个引脚连接CPU或PC端。

以第一引脚S为Type-C接口中的VBUS2为例，如图2所示，Type-C接口中的VBUS2引脚与模拟信号开关2的控制引脚SEL连接，在线缆插入Type-C接口的方向不同时，VBUS2引脚的电平状态不同，则模拟信号开关2的控制引脚SEL上的电平状态也不相同。此时信号接口1的两组传输信号引脚T则为Type-C接口中的两组超高速差分信号引脚，一组传输信号引脚为SSTXP1、SSTXN1、SSRXP1、SSRXN1，另一组传输信号引脚为SSTXP2、SSTXN2、SSRXP2、SSRXN2。由于两组传输信号引脚中各有四个引脚，则对应与其连接的每组信号选通引脚也各有四个引脚。

如图2所示，包括SSTXP1、SSTXN1、SSRXP1、SSRXN1的一组传输信号引脚与模拟信号开关2中包括C1+、C1-、C0+、C0-的一组信号选通引脚连接，并且SSTXP1引脚与C1+引脚、SSTXN1引脚与C1-引脚、SSRXP1引脚与C0+引脚、SSRXN1引脚与C0-引脚依次对应连接；包括SSTXP2、SSTXN2、SSRXP2、SSRXN2的一组传输信号引脚与模拟信号开关2中包括B1+、B1-、B0+、B0-的一组信号选通引脚连接，并且SSTXP2引脚与B1+引脚、SSTXN2引脚与B1-引脚、SSRXP1引脚与B0+引脚、SSRXN1引脚与B0-引脚依次对应连接。需要说明的是，上述连接均为硬件连接。

前述实施例的电平调整电路3；电平调整电路3连接在第一引脚S与控制引脚SEL之间，用于将第一引脚S上的电平调整为控制引脚SEL适用的电平范围后输送给控制引脚SEL。

在一个例子中，如图2所示，电平调整电路可以包括：第一NMOS管Q1、第二NMOS管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3；

第一NMOS管Q1的栅极连接于第一引脚S(VBUS2引脚)，源极接地，漏极串接第一电阻R1后与电源相连；第二NMOS管Q2的栅极连接于第一NMOS管Q1的漏极与第一电阻R1的连接节点，源极与第一NMOS管Q1的源极相连，漏极串接第二电阻R2后连接电源，第二NMOS管Q2的漏极串接第三电阻R3后与控制引脚SEL相连。

具体地，当信号接口1为Type-C接口时，如图2所示，当第一引脚S为总线电源引脚VBUS2时，且线缆插头插入Type-C接口为正插时，VBUS2引脚(第一引脚S)处可测得有5V电压，VBUS2引脚为高电平，第一NMOS管Q1的栅极为高电平，则第一NMOS管Q1导通，其漏极接地，此时第二NMOS管Q2断开，则控制引脚SEL有1.8V电压，为高电平状态。控制引脚SEL为高电平时，控制模拟信号开关2的第一组信号选通引脚(C1+、C1-、C0+、C0-)与Type-C接口的第一组超高速差分信号引脚(SSTXP1、SSTXN1、SSRXP1、SSRXN1)的连接线路导通以进行传输通信。

当线缆插头插入Type-C接口为反插时，VBUS2引脚(第一引脚S)处无电压接入，VBUS2引脚为低电平，第一NMOS管Q1的栅极为低电平，则第一NMOS管Q1断开，此时第二NMOS管Q2导通，则控制引脚SEL为低电平状态。控制引脚SEL为低电平时，控制模拟信号开关2的第二组信号选通引脚(B1+、B1-、B0+、B0-)与Type-C接口的第二组超高速差分信号引脚(SSTXP2、SSTXN2、SSRXP2、SSRXN2)的连接线路导通以进行传输通信。

如图2所示，当第一引脚S为Type-C接口的配置通道(CC)引脚时，若线缆插头正向插入Type-C接口时，CC1引脚处可测得有5V电压，CC1引脚为高电平，第一NMOS管Q1的栅极为高电平，则第一NMOS管Q1导通，其漏极接地，此时第二NMOS管Q2断开，则控制引脚SEL有1.8V电压，为高电平状态。控制引脚SEL为高电平时，控制模拟信号开关2的第一组信号选通引脚(C1+、C1-、C0+、C0-)与Type-C接口的第一组超高速差分信号引脚(SSTXP1、SSTXN1、SSRXP1、SSRXN1)的连接线路导通以进行传输通信。

当线缆插头插入Type-C接口为反插时，CC1引脚处电压为0，为低电平，第一NMOS管Q1的栅极为低电平，则第一NMOS管Q1断开，此时第二NMOS管Q2导通，则控制引脚SEL为低电平状态。控制引脚SEL为低电平时，控制模拟信号开关2的第二组信号选通引脚(B1+、B1-、B0+、B0-)与Type-C接口的第二组超高速差分信号引脚(SSTXP2、SSTXN2、SSRXP2、SSRXN2)的连接线路导通以进行传输通信。需要说明的是，本申请中的线缆是指可以插入信号接口的USB连接线。

由此可见，通过该电平调整电路3，可以将控制引脚SEL的电平调整到其适用的范围而依旧能够实现上述切换过程。

在一个例子中，电平调整电路3还包括：第四电阻R4，第三电阻R3与控制引脚连接的一侧串接第四电阻R4后接地。

具体地，第四电阻R4是为了防止在第一引脚S为高电平时，通过第一NMOS管Q1与第二NMOS管Q2的调整后，控制引脚SEL上的电平仍不能被下拉到适用范围。第四电阻R4的阻值可以根据实际需求进行调整，本申请对此不作具体限制。

在一个例子中，第一引脚S为传输电源信号的引脚时，本实施例中的基于电平调整的信号通路选择电路还包括：防倒灌二极管，其正极连接于第一引脚S，负极作为电压输出端。

具体地，防倒灌二极管的设置，为总线电源引脚VBUS的防倒灌设计，来抑制VBUS的倒灌对判别信号的影响。防倒灌二极管的负极作为电压输出端为CPU供电。

与相关技术相比，本申请上述实施例通过线缆插头插入Type-C连接器的方向不同时，总线电源引脚以及配置通道引脚有不同电平变化，通过这个电平差异来判断线缆插头插入的方向，进而根据该方向上控制引脚SEL的电平状态控制切换到对应的通道保持信号导通，从而实现根据USB线缆插入的不同方向自动切换通信通道，能够保证切换过程的稳定性和可靠性，且无需软件干预，节约成本。

需要说明的是，本实施例中的上述各示例均为方便理解进行的举例说明，并不对本实用新型的技术方案构成限定。上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本申请的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该申请的保护范围内。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施例是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (4)

1.一种基于电平调整的信号通路选择电路，其特征在于，包括：信号接口、模拟信号开关和电平调整电路；

所述信号接口具备两种插接方式，且在不同插接方式下工作时，所述信号接口的第一引脚处于不同电平状态；

所述模拟信号开关的控制引脚与所述第一引脚相连，所述模拟信号开关的两组信号选通引脚与所述信号接口的两组传输信号引脚连接；

所述模拟信号开关的控制引脚在所述第一引脚处于不同电平状态时，通过控制不同组的所述信号选通引脚导通以选择不同组的所述传输信号引脚作为所述信号接口的信号传输通路；

所述电平调整电路连接在所述第一引脚与所述控制引脚之间，用于将所述第一引脚上的电平调整为所述控制引脚适用的电平范围后输送给所述控制引脚。

2.根据权利要求1所述的基于电平调整的信号通路选择电路，其特征在于，所述电平调整电路包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第一电阻、第二电阻、第三电阻；

所述第一NMOS管的栅极连接于所述第一引脚，源极接地，漏极串接所述第一电阻后与电源相连；所述第二NMOS管的栅极连接于所述第一NMOS管的漏极与所述第一电阻的连接节点，源极与所述第一NMOS管的源极相连，漏极串接所述第二电阻后连接所述电源，所述第二NMOS管的漏极串接所述第三电阻后与所述控制引脚相连。

3.根据权利要求2所述的基于电平调整的信号通路选择电路，其特征在于，还包括：第四电阻，所述第三电阻与所述控制引脚连接的一侧串接所述第四电阻后接地。

4.根据权利要求2所述的基于电平调整的信号通路选择电路，其特征在于，所述第一引脚为传输电源信号的引脚时，所述基于电平调整的信号通路选择电路还包括：

防倒灌二极管，其正极连接于所述第一引脚，负极作为电压输出端。